5G行业深度报告：5G通信发展前景及产业投资建议

华为、中兴等中国企业主推的Polar码获eMBB控制信道标准，后续还将在mMTC、uRLLC等其他应用场景上展开标准争夺。Polar码事件的意义不在于技术本身之争，其核心在于5G标准及产业链主导权的争夺，以及背后巨额专利费的博弈。根据3GPP规划，2018年5G第一版技术标准确定，2020年开始全面商用。结合无线通信板块的投资时钟，2017年有望迎来5G的主题性投资机会，我们看好主设备、光通信/模块、射频天线、小基站四大板块，未来可以沿着这四个方向进行布局。

Polar码的意义不在于技术本身之争，核心在话语权的争夺，本质在背后巨额专利费用的博弈。对于像支持Polar码的华为同盟企业(主要包括中兴、小米、大唐等)未来在专利授权上、研发开发方案中具有一定先发优势。通信标准决定了技术话语权和产业链主导权，我国在通信技术标准方面经历了2G空白、3G跟随、4G同步的发展路径，未来5G技术我国将力争主导。

Polar码是中国通信企业主导的技术标准第一次成为主流技术，具有里程碑的意义。在此次增强型移动宽带eMBB应用场景中，LDPC获得长码的全部信道和短码的数据信道，Polar获得短码的控制信道，而Turbo则从5G编码标准中退出。未来Polar码还将在大连接物联网mMTC和低时延、超可靠通信uRLLC等更多的应用场景发挥作用。

5G标准制定有望提速。按3GPP计划，2016-2017年会有部分组成标准陆续发布，2018年9月公布的Release 15中会正式发布5G技术标准，2019年芯片及硬件设备具备供货能力，2020年开始全面建设商用5G网络。结合近期各方对5G技术实验进度和应用需求，标准制定有望加速，建议关注后续5G会议。

我国第二阶段技术规范发布，中移动明确5G时间表。11月20日，IMT-2020(5G)推进组公开发布了《5G技术研发试验第二阶段技术规范》,使我国5G第二阶段测试“有本可依”。据中移动规划，2017年选取4-5个城市建站进行系统概念验证，2018年扩大城市总量和站点规模，2019年预商用。

一、Polar码的意义不在于技术本身之争，核心在话语权的争夺，本质在背后巨额专利费用的博弈

1、我国移动通信的底层标准历史上处于空白

通信标准决定了技术话语权和产业链主导权，我国在通信技术标准方面经历了2G空白、3G跟随、4G同步的发展路径，未来5G技术我国将力争主导。其中，编码和调制是无线通信技术中最核心最深奥的部分，被誉为通信技术的皇冠。在LTE时代，虽然我国主导的TD-LTE已成为世界的主流技术之一，但是其中的核心长码编码Turbo码和短码咬尾卷积码均采用国外技术，因此LTE的核心技术并不为我国掌握。

2、从高通模式看标准的价值：一流的企业卖标准

编码和调制是作为无线通信的核心技术，体现着一个国家通信科学基础理论的整体实力。一流企业卖标准，二流企业卖服务，三流企业卖产品。掌握核心技术专利权才能获取产业链最高价值。高通一直位于通信行业金字塔的塔尖，占据着通信设备及终端产品一部分重要价值。核心原因在于高通拥有世界上各主流2G、3G、4G制式标准的核心专利，设备及手机生产企业都需要向其缴纳专利费。高通净利润的40%都来源于专利许可费，这是全球稀缺的商业模式。高通持有大量涉及CDMA(包括CDMA IS-95和CDMA2000)、GSM、WCDMA、TD-SCDMA和LTE等无线通信技术标准的必要专利(standards-essential patents，简称SEP)。

根据高通目前实行的授权许可协议，对于面向在中国销售使用的品牌设备的3G、4G必要中国专利的授权，高通将对3G设备(包含多模3G/4G设备)收取5%、对不执行CDMA或WCDMA网络协议的4G设备(包含3模LTE-TDD设备)收取3.5%的专利费;每一种专利费的收费基础是设备整机销售净价的65%。

而高通的专利费用具体体现在采用了这些技术的基带处理器等芯片授权上，2014年高通在4G基带芯片的市场占有率达到80%，几乎将所有中高端手机的通信基带芯片揽入手中，虽然在各国反垄断的制约下，高通在2015年降到68.8%左右，但是对于手机基带芯片仍有极强的议价能力。

3标准博弈是产业主导权和利益的博弈，底层标准突破意义重大

通信领域的标准化由众多企业共同参与和决策，其结果趋向于满足“大多数人”的利益。企业研发也主要投入在“共同商定”的路线上，而在标准制定之前，不同企业已经在不同的技术标准上做了提前布局，因此每项标准背后都凝聚了大量的试验、技术和专利权，从这个角度来看标准的博弈是产业链主导权的博弈，也是利益的博弈。

在3G时代，中国首次推出自己的3G标准TD-SCDMA，形成WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三足鼎立格局，但是技术可用性和产业链支持度都相对存在诸多不足;4G时代，中国主推的TD-LTE标准无论在产业和技术的成熟度都大幅提升，成为4G中与FDD-LTE二分天下的主流技术;从5G来看，中国通信产业在标准形成过程中，已经在核心编码技术上有了重大突破，Polar码占据eMMB编码标准一席之地，未来中国企业在通信产业中的话语权将越来越强。据3GPP网站统计，3G时代中国企业最多拥有15%的专利，4G时代中国拥有17%的专利，预计5G时代中国企业的专利占比将进一步提升。

此次中国企业华为、中兴等主导的Polar码首次实现我国在通信底层标准的突破，重要意义体现在：

华为、中兴等中国厂商主导的Polar短码方案首次被3GPP采纳，成为5G信道控制编码标准，印证我国在5G标准制定上进入一线梯队，与美欧分庭抗礼，意义重大。

华为为代表的中国企业最直接受益，一方面，有利于规避专利壁垒;另一方面，此前积累大量Polar码相关专利未来将成为产品研发、专利授权和谈判(爱立信，诺基亚、三星，高通等这几年对Polar的积累较少)的重要基础。

对于像支持Polar码的华为同盟企业(主要包括中兴、小米、联想、大唐、展讯、联发科等大陆、***企业)未来在专利授权上、研发开发方案中具有一定先发优势。

二、Polar码将在更多的应用场景发挥作用

1、5G三大应用场景技术标准将陆续落地

此次华为所拿下的eMBB不过是5G应用的其中一个场景。国际电信联盟(ITU)将增强型移动宽带eMBB、大连接物联网mMTC和低时延、超可靠通信uRLLC定义为5G的三类电信应用场景。三种应用场景均对终端上网峰值速率、单位面积终端链接数量、低时延高可靠通信提出了相应技术指标，从而满足增强虚拟现实。视频直播、海量物联网设备接入、远程医疗、自动驾驶等5G时代的典型应用。其中，eMBB对应的是3D/超高清视频等大流量移动宽带业务，mMTC对应的是大规模物联网业务，而URLLC对应的是如无人驾驶、工业自动化等需要低时延高可靠连接的业务。较之3G、4G只有语音和数据业务，5G应用场景更多所涉及业务范围也更广。

在eMBB之后，后续还将决定URLLC场景下的信道编码方案，最后再决定mMTC场景。对于物联网信道连接上，中兴通讯提出了MUSA多址接入技术或许也将在明年进行讨论。mMTC、uRLLC的编码标准还待选方案还将是Polar、LDPC、Turbo以及卷积码四种，未来各种编码方案将趋于白热化。此次Polar码在eMBB应用上的突破尽管在实际上来说象征意义更大，但是为未来中国所掌握的核心技术国际标准化打开了一扇门，后续将会有越来越多的应用采用中国企业主导的技术标准。

2、Polar、LDPC、Turbo三大编码技术各领风骚

由于移动通信存在干扰和衰落，在信号传输过程中将出现差错，故对数字信号必须采用纠、检错技术，即纠、检错编码技术，以增强数据在信道中传输时抵御各种干扰的能力，提高系统的可靠性。对要在信道中传送的数字信号进行的纠、检错编码就是信道编码。

从2G全数字通信时代开始，编码就是无线通信空口技术的核心问题。在3G和4G时代，Turbo一直是编码的绝对霸主，它的背后是爱立信和欧洲众多运营商的鼎力支持。在5G时代，由于高速率和低时延的特性，Turbo已经不能完全满足实际的技术要求，因此给了LDPC和Polar重新进入的机会。以高通和英特尔为代表的美国厂商和以华为中兴为代表的中国厂商分别以LDPC和Polar进行了激烈的角逐，最终在经过RAN1两次会议的竞争后，LDPC获得长码的全部信道和短码的数据信道，Polar获得短码的控制信道，而Turbo则从5G编码标准中退出。实质上LDPC和Polar码师出同门，源于一派，LDPC的理论创立者哈佛Robert G.Gallager正是Polar码创立者Erdal Arikan的博士导师。从这个角度来看，华为的极化码(Polar Code)编码方案和高通的LDPC编码方案其实来自同一理论体系--哈佛的Robert G.Gallager教授。

Polar码是中国通信企业主导的技术标准第一次成为主流技术，具有里程碑的意义，此次RAN1会议中，以华为、中兴为主导的Polar码，得到包括vivo，OPPO，小米，阿里巴巴，联想，中国联通，中国电信，中移动，大唐电信，展讯，中国移动研究院，信威通信，酷派以及***的宏基，联发科技，***国立大学等59家企业和研究机构的支持。通过标准的设立，以华为、中兴、大唐为代表的中国企业，有希望在后续通信底层标准制定中更进一步，分享5G产业链最核心价值端。

以华为和中兴为代表的中国通信企业在经历了GSM、CDMA和TD-SCDMA的跟随之后，逐步意识到核心技术专利的重要性，在4G-LTE时代逐步赶上，华为和中兴在4G专利上分别排第三和第七位。在5G竞争格局中，LDPC主导了5G中长编码以及短码的数据传输编码，华为中兴主推的Polar码赢得短码控制信道编码。但是需要强调的是，Polar码并不是被华为等中国企业所垄断，LDPC码也不是只被高通等美国企业所独占。Polar码中除了华为有大量专利，美国、日韩和欧洲的很多企业同样拥有部分专利权，LDPC中中国的华为、中兴等企业也同样拥有部分专利权，这种专利权是相互交织，相互渗透的，只有相互交织才能产生全球范围内推广的技术标准。特别对于华为来说，它已经在LDPC码方面储备了相当数量的技术研发和相关专利，未来它们对于占据超过半壁江山的LDPC码肯定不会放弃，而是将会形成以Polar为主，兼顾LDPC码的应用格局。而通过这种核心专利权的逐步拥有，5G时代中国通信产业链企业将从跟随者转型为行业的引领者。

三、5G提上日程，2018年标准确定，2020年正式商用

1、5G标准制定有望提速，正式商用尚待时日

目前，通信行业无线领域已进入后4G周期，尤其中移动处于完善4G基站网络的后期，电信和联通即将大量建设FDD-LTE基站，截至今年第三季度，中国移动已经建成了全球最大4G网络，有144万个4G基站，中国电信4G基站完成86万个，明年上半年完成800MHz频谱重耕将新建30万基站，将达到116万个4G基站，中国联通目前4G基站70万左右。按照三家运营商最新报告，截止到三季度，中国移动的4G用户数是4.81亿户，中国电信的4G用户数为1.21亿户，中国联通4G用户数则为8890.6万户。

按照3GPP计划，2016-2017年会有部分组成标准陆续发布，2018年9月公布的Release 15中会正式发布5G技术标准，2019年芯片及硬件设备具备供货能力，2020年开始全面建设商用5G网络。

不过，目前欧美及日韩的主要运营商在5G技术应用上已经提出了更快的时间表，国内外通信巨头均开始提前着手5G产业链实验及布局。随着5G技术标准的逐步确立，结合近期各方对5G技术实验的推进进度和应用需求，5G标准制定有望加速，3GPP或将适应市场的需求提前制定技术标准。

2、Veriozon 5G标准推进，带来技术标准碎片化

2016年6月30日，美国第一大移动通信运营商Verizon在全球率先发布了5G(第五代移动通信)空口的物理层标准/规范，在业界引起了很大轰动。相关标准是由Verizon联合思科、爱立信、英特尔、LG电子、诺基亚、美国高通公司、三星电子这7家厂商共同制定的。Verizon此次完成的5G技术规范标准，也将会被手机制造商和供应商所采用。此外，Verizon已在新泽西州、马萨诸塞州、得克萨斯州多个地点进行预商用测试5G。

与3GPP的LTE标准对比来看，V5G标准包含了很多5G技术元素，包括更宽的带宽、更短的帧长、自包含帧结构、LDPC编码，以及在MIMO赋形方式上的改进等。对应的应用场景也很聚焦，优先场景之一是固定无线接入，即利用高频段无线接入解决宽带的“最后一公里”接入问题。

一方面，V5G标准规范的发布有望加快全球商用进程，但另一方面，作为3GPP主流成员领先3GPP发布5G标准，也代表着各方不同利益集团的诉求也可能在5G推进过程中带来技术碎片化的危险。对比V5G的技术标准，核心的差异在于载波间隔，这将导致设备根本无法从硬件上升级到3GPP 5G标准。这带来的直接问题就是，市场上将出现和3GPP标准不一致的预商用设备，也就是所谓的技术标准碎片化。

但从产业界讲，碎片化并不利于5G标准和5G生态的发展。3G时代TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三足鼎立带来的网络资源和社会效益的浪费历历在目，形成一个统一的5G技术标准已经成为3GPP和全球各大运营商的共识。我们判断，尽管Verizon及其盟友意欲自立门户、另创标准，但是在现有技术储备和时间节点的紧迫性下，5G时代最终将只会有一个统一的技术标准，但是不排除在各方的努力下，5G第一阶段技术标准提前发布的可能性。

3、中国5G提前布局，三大运营商付诸实施

5G时代，中国不再是标准的跟随者，而将成为行业的全球引领者。今年9月22日我国5G第一阶段测试完美收官，时隔两个月，11月20日，IMT-2020(5G)推进组公开发布了《5G技术研发试验第二阶段技术规范》,使我国5G第二阶段测试“有本可依”。按照工信部的计划，到2017年我国将开展5G技术研发试验第二阶段测试，并针对各厂商面向5G移动互联网和物联网各应用场景进行验证。完成第二阶段测试后，2018年将进行大规模测试组网。等到正式公布5G标准后，我国进入网络建设阶段，最快于2020年正式商用5G网络。

相比于工信部的规划，国内三大运营商为抢占先机均已展开前期布局，并有了详细的实施方案。中国移动未来三年规划展开大规模网络测试，联合合作企业进行应用试验，力争2020年实现5G网络商用。中国联通宣布将加快5G关键技术研究，布局5G网络演进战略规划，不断深化物联网方面的技术积累，以满足其5G网络2020年商用目标。中国电信则提出转型3.0，计划未来十年内分三步进行5G部署并全面开展5G相关研究和测试验证，争取2025年在6GHz以下首发5G。

四、3GPP主导5G发展规划，关注后续5G会议

1、3GPP与IEEE之争：ICT融合是趋势

在通信领域，国际上主要有三大标准化组织：ITU、3GPP和IEEE。其中ITU(国际电信联盟)是主管信息通信技术事务的联合国机构，负责分配和管理全球无线电频谱与卫星轨道资源，制定全球电信标准，相对来说ITU的官方组织身份更浓。3GPP (The 3rd Generation Partnership Project)是领先的无线技术规范机构，是由欧洲的ETSI，日本的ARIB和TTC，韩国的TTA以及美国的T1在1998年底发起成立的，旨在研究制定并推广基于演进的GSM核心网络的3G标准，3GPP以蜂窝网络协议见长，GSM/WCDMA/TD-SCDMA/LTE这些都出自3GPP组织(注：其中GSM早期版本和GPRS由3GPP组织成员之一的ETSI组织制定，随后的EDGE协议随ETSI转入3GPP组织制定。IEEE (电气和电子工程师协会)是一个国际性的电子技术与信息科学工程师的协会，是目前全球最大的非营利性专业技术学会，其会员人数超过40万人，遍布160多个国家。IEEE致力于电气、电子、计算机工程和与科学有关的领域的开发和研究，在太空、计算机、电信、生物医学、电力及消费性电子产品等领域已制定了900多个行业标准，现已发展成为具有较大影响力的国际学术组织。IEEE组织主要致力于计算机网络通信方面的协议制定，包括大家熟知的802.3、802.11x系列(也就是WIFI)，一般来说，通常认为3GPP代表CT(通信技术)，IEEE代表IT(计算机技术)。

3GPP主要成员是来自于传统的电信企业，包括设备制造商、运营商等，都是来自于企业的，IEEE的成员主要是计算机的网络方面的成员。相比较而言，以3GPP主导的标准有较好的完整性、产业链支撑及商业赢利模式经验，但相对IEEE缺乏动态跟踪市场、迎合市场需求的新技术开发能力。而以IEEE主导的标准虽具快速迎合市场的新技术能力但缺乏赢利商业模式。从以往的经验来看，在资本与技术的较量中，往往都是资本占据主动，这就是为什么Wi-Fi自推出后也是在电信运营商的介入后才获得迅速发展。此外由于3GPP成员具有授权完整的频率资源，而IEEE的频谱资源相对劣势，很大程度上限制了WIFI的进一步商用。所以在商用网络中，3GPP的蜂窝通信技术占有绝对的统治性地位。另一方面，IEEE开放的组织架构和强大的研发能力却有着3GPP所无法比拟的技术优势。早在LTE标准正式下发前数年，IEEE发布的WIMAX标准就率先采用了OFDM技术，后来也在3GPP发布的4G-LTE中得到采用。两个组织在各自的领域深耕，又不断竞争，但近年来相互融合，相互渗透的趋势更加明显，对于技术和商业方面的合作也越来越多，这也表现在现有IT技术和CT技术的不断融合，市场的不断相互渗透，ICT融合将是未来较为确定的趋势方向。

2、3GPP引领蜂窝无线通信技术标准

3GPP的组织结构中，最上面是项目协调组(PCG)，由ETSI、TIA、TTC、ARIB、TTA和CCSA 6个OP组成，对技术规范组(TSG)进行管理和协调。3GPP共分为4个TSG(之前为5个TSG，后CN和T合并为CT)，分别为TSG GERAN(GSM/EDGE无线接入网)、TSG RAN(无线接入网)、TSG SA(业务与系统)、TSG CT(核心网与终端)。每一个TSG下面又分为多个工作组。如负责LTE标准化的TSG RAN分为RAN WG1(无线物理层)、RAN WG2(无线层2和层3)、RAN WG3(无线网络架构和接口)、RAN WG4(射频性能)和RAN WG5(终端一致性测试)5个工作组。

3GPP的会员包括3类：组织伙伴，市场代表伙伴和个体会员。3GPP的组织伙伴包括欧洲的ETSI、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA美国的T1和中国通信标准化协会六个标准化组织。3GPP市场代表伙伴不是官方的标准化组织，它们是向3GPP提供市场建议和统一意见的机构组织。TD-SCDMA 技术论坛的加入使得3GPP 合作伙伴计划市场代表伙伴的数量增加到6个，其它包括：GSM 协会，UMTS论坛，IPv6论坛，3G美国(3G Americas)，全球移动通信供应商协会(The Global Mobile Suppliers Association)。

简而言之，3GPP就是联合全球各大发达国家和地区的通信组织，为无线移动通信技术制定规范并发布最终的的技术报告的一个全球性技术规范机构。它制定的规范范围涉及几乎通信行业的所有细分领域，包括无线、有线、核心网、系统和终端等各个领域，是无线通信行业的权威机构。

3、从4G经验看5G标准下发尚需时日

一项技术要成为3GPP标准，首先需要立项成为SI(Study Item)，研究分析后产生TR(Technical Report)，经过3GPP组织评议后可以转成WI(Work Item)，然后由各个工作项目组输出TS(Technical Specification)。因为需要巨大的研究资源投入，所以整个过程一般由一家或几家行业领导企业牵头，反映在组织形式上一般是贡献最大的企业会作为报告人。目前5G正处于Release 14的SI阶段，未来将形成TR，并在2017年Release 15中进入WI，最终得出第一版技术标准TS。

从4G来看，4G技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式，严格意义上讲，LTE只是3.9G，并未被3GPP认可，因此还未达到4G标准。只有升级版的LTE Advanced才满足国际电信联盟对4G的要求。LTE-Advanced 于2008年初立项成为Study Item，2009年形成Technical Report，2010年正式转为Work Item，2011年初项目组输出Technical Specification。从4G的发展历程，我们也可以推断5G从现在的study Item到最终的技术说明书SI，至少要经历2年多的时间。

4、5G标准将在未来两年持续落地

未来两年将是5G技术标准确定的关键时点，3GPP也有多次关于5G总体规划及各项技术细节的重要会议。对于产业链的具体布局，需要关注3GPP会议带来的新技术变化及产业指引，其中最值得关注的2018年6月，在Release15中将冻结5G的第一版技术标准，正式确定5G的技术特征参数，为5G产业的商用建设明确了技术方向，也正式拉开了5G全面建设的序幕;2019年12月将发布Release 16，公布第二版技术标准，可能对毫米波的应用有比较具体的指引，对于毫米波带来的5G新变化和新应用做了确定性的指向。

五、投资建议

这里的投资，是指通信产业的投资，对于资本市场的投资会和热点发酵和事件催化的驱动。目前5G标准仍处于制定过程中，结合产业链的规划，数据中心和后4G带来的流量逻辑会带来光通信和光模块持续快速增长，5G来临之后会在需求上形成接力并成为新的拉动点。对于无线侧，射频无线等物理层是最有可能率先得到明确的部分，有可能涉及到选用的大规模天线技术(Massive MIMO)，高频通信，频谱共享，新型多址编码等空口技术。从3G、4G的投资时点来看，射频投资往往最先启动，当前多个运营商已经开始与设备厂商试验Pre-5G中的大规模天线阵列、全双工、高频通信的射频技术产品，我们判断，5G射频领域的投资也有望在2017开始启动。从投资顺序上看，后续主设备、网络规划、工程及网络优化也将依次启动。

此外，与4G的较大的变化体现在量变和质变两个方面：

其一，是由于通信底层技术没有颠覆性创新，5G演进向以量取胜的方向靠拢，基站建设、天线、光纤光缆的需求数量大规模出现，特别是运营商全面布局5G后，大规模集采将仍是相关企业成长的重要动力之一，无线、设备商及光纤光缆相关厂商仍将受益;同时随着更高频率通信的应用，对核心器件能力提出了更高的要求，高频器件、芯片、数字电路、功放等核心器件的天然弱势，掌握核心技术并能生产出所需芯片的厂商会受益;

其二，是5G时代网络流量爆发带来网络的高效运维管理需求，SDN和NFV等软件定义网络技术将逐步渗透通信网络。

2、投资建议

未来5G市场规模将超过千亿美元，从5G的技术特点和产业变化考虑，直接利好：主设备、光模块、天线、小基站，可以沿着这四个方向进行布局：

1)无线和网络设备供应商是确定性核心受益品种，并且中国企业在标准上的主导地位提升，将会带动整个国内产业链在全球5G生态的参与度提升;

2)基站数量的增加，以及5G技术的升级，将带来基站间连接光模块的数量和速率发生跃变，4G基站广泛应用6G光模块6个，5G时代全面升级至10G/25G光模块且数量级别达到20个。光模块厂商将充分受益于5G基站的建设;

3)MIMO多天线技术，超高频乃至毫米波频段的应用，将带来射频天线、射频连接器件及电缆等配套需求的激增;

4)从5G的建设需求来看，会采取“宏站+小站”组网覆盖的模式，并且后4G时期，小基站将会成为室分和网优的主流技术。